(57)【要約】【課題】無線端末装置の位置推定精度を向上させることができる。【解決手段】無線基地局装置Ａ１〜ＡＭは、複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置Ｂ１からの無線信号から電波の到来方向を推定する到来方向推定部Ｔ１を具備する。端末位置推定装置Ｄ１は、位置を表す複数の参照ポイントごとに参照ポイントからそれぞれの無線基地局装置Ａ１〜ＡＭへの電波の到来方向と参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、複数の無線基地局装置Ａ１〜ＡＭがそれぞれ推定した電波の到来方向と記憶部から読み出した参照ポイントからそれぞれの無線基地局装置Ａ１〜ＡＭへの電波の到来方向との差に基づいて無線端末装置Ｂ１の位置を推定する端末位置推定部と、を具備する。【選択図】図１
2010190838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線基地局装置と無線端末装置との間で送受信される無線信号から電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、
位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記参照ポイントと前記無線基地局装置の位置関係で定められる電波の方向と、前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、
前記到来方向推定部が推定した電波の到来方向と、前記記憶部から読み出した前記参照ポイントごとの電波の方向及び位置に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を備えることを特徴とする端末位置推定システム。
【請求項２】
複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置からの無線信号から電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、
を具備する複数の無線基地局装置と、
位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向と、前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、
前記複数の無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と前記記憶部から読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を具備し、前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置される端末位置測定装置と、
を備えることを特徴とする端末位置推定システム。
【請求項３】
前記端末位置推定部は、前記記憶部から読み出した前記参照ポイントから前記無線基地局装置への電波の到来方向と、当該無線基地局装置が推定した電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを前記無線端末装置の位置とすることを特徴とする請求項２に記載の端末位置推定システム。
【請求項４】
複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線基地局装置と無線端末装置との間で送受信される無線信号から電波の到来方向を推定するステップと、
位置を表す複数の参照ポイントごとに前記参照ポイントと前記無線基地局装置の位置関係で定められる電波の方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部から読み出した前記参照ポイントごとの電波の方向及び位置と、前記推定した電波の到来方向に基づいて前記無線端末装置の位置を推定するステップと、
を有することを特徴とする端末位置推定方法。
【請求項５】
無線基地局装置が、複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置からの無線信号から電波の到来方向を推定するステップと、
前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置され、位置を表す複数の参照ポイントごとに前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部を備える端末位置測定装置が、複数の前記無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と前記記憶部から読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定するステップと、
を有することを特徴とする端末位置推定方法。
【請求項６】
前記記憶部から読み出した前記参照ポイントから前記無線基地局装置への電波の到来方向と、当該無線基地局装置が推定した電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを前記無線端末装置の位置とすることを特徴とする請求項５に記載の端末位置推定方法。
【請求項７】
複数の受信アンテナを有し、前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置からの無線信号から電波の到来方向を推定する複数の無線基地局装置から推定した前記電波の到来方向を受信する受信部と、
位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向と、前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、
前記複数の無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と前記記憶部から読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を具備し、前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置されることを特徴とする端末位置測定装置。
【請求項８】
前記端末位置推定部は、前記記憶部から読み出した前記参照ポイントから前記無線基地局装置への電波の到来方向と、当該無線基地局装置が推定した電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを前記無線端末装置の位置とすることを特徴とする請求項７に記載の端末位置測定装置。
【請求項９】
複数の受信アンテナを有する無線端末装置と、前記無線端末装置に無線信号を送信する複数の無線基地局装置とからなる端末位置推定システムであって、
前記無線端末装置は、
前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した前記複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、
位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、
前記到来方向推定部が推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記記憶部から読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を備えることを特徴とする端末位置推定システム。
【請求項１０】
前記端末位置推定部は、前記記憶部から読み出した前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向と、前記到来方向推定部が推定した当該無線基地局装置からの電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを自装置の位置とすることを特徴とする請求項９に記載の端末位置推定システム。
【請求項１１】
位置を表す複数の参照ポイントごとに複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部を備える無線端末装置が、複数の受信アンテナそれぞれが受信した複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定するステップと、
前記無線端末装置が、推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記記憶部から読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定するステップと、
を有することを特徴とする端末位置推定方法。
【請求項１２】
前記記憶部から読み出した前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向と、推定した当該無線基地局装置からの電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを自装置の位置とすることを特徴とする請求項１１に記載の端末位置推定方法。
【請求項１３】
複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、
位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、
前記到来方向推定部が推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記記憶部から読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定する端末位置推定部と、
を備えることを特徴とする無線端末装置。
【請求項１４】
前記端末位置推定部は、前記記憶部から読み出した前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向と、前記到来方向推定部が推定した当該無線基地局装置からの電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを自装置の位置とすることを特徴とする請求項１３に記載の無線端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線端末と複数の基地局間の電波の到来方向を推定することで無線端末の位置を推定する端末位置推定システム、端末位置推定装置、無線端末装置及び端末位置推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、本発明の背景となった技術による無線装置（端末位置推定システム）の構成を示すブロック図である。この図に示す無線装置による端末位置推定方法では、複数の無線基地局装置Ａ０−１〜Ａ０−Ｍと１又は複数の無線端末装置Ｂ０を装備した無線装置において、無線端末装置Ｂ０から複数の無線基地局Ａ０−１〜Ａ０−Ｍへの電波の到来方向を推定することで、無線端末装置Ｂ０の位置を推定する。
この場合、各無線基地局装置Ａ０−１〜Ａ０−Ｍは、複数の受信アンテナ＃１〜＃Ｎｉ（ｉ＝１，２，…，Ｍ）と無線部Ｒ０と到来方向推定部Ｔ０とを装備している。各無線基地局装置Ａ０−１〜Ａ０−Ｍは、到来方向推定部Ｔ０にて、各々電波の到来方向を推定し、無線基地局装置Ａ０−１〜Ａ０−Ｍの座標から到来方向推定直線ｌ１〜ｌＭを決定する。そして、端末位置推定部Ｄ０が、その到来方向推定直線ｌ１〜ｌＭから無線端末装置Ｂ０の位置を求める。具体的には、無線基地局装置が二つの場合は各々の無線基地局装置Ａ０−１、Ａ０−２で算出した到来方向推定直線ｌ１、ｌ２の交点の座標を無線端末装置Ｂ０の位置とする。無線基地局装置が３つ以上あった場合は各々の到来方向推定直線ｌ１〜ｌＭの交点が複数存在することから、端末位置推定部Ｄ０は、該交点を幾何学平均した座標を無線端末装置Ｂ０の位置とする（例えば、非特許文献１参照）。もしくは、端末位置推定部Ｄ０は、到来方向推定直線の方程式をそれぞれ正規化し、擬似逆行列演算にて求めた解を無線端末装置Ｂ０の位置とする（例えば、非特許文献２参照）。
【０００３】
図１１は、本発明の背景となった技術による無線装置（端末位置推定システム）の他の構成を示すブロック図である。この図に示す無線装置では、無線端末装置Ｂ０−１は、複数の受信アンテナ＃１〜＃Ｌと無線部Ｒ’０と到来方向推定部Ｔ’０と端末位置推定部Ｄ’０とを具備している。無線端末装置Ｂ０−１は、到来方向推定部Ｔ’０にて、無線基地局装置Ｓ０−１〜Ｓ０−Ｍからの各々の電波の到来方向を推定して各無線基地局装置Ｓ０−１〜Ｓ０−Ｍの座標から到来方向推定直線ｌ’１〜ｌ’Ｍを決定する。そして、端末位置推定部Ｄ’０が、その到来方向推定直線ｌ’１〜ｌ’Ｍから無線端末装置Ｂ０−１の位置を求める。到来方向推定直線ｌ’１〜ｌ’Ｍから無線端末装置Ｂ０−１の位置の推定方法は図１０に示す従来技術と同様である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Jun Terada, Takahashi, H. Sato, Y. Mutoh, S.“A novel location-estimation method using direction-of-arrival estimation,”Vehicular Technology Conference, 2005. VTC-2005-Fall. 2005 IEEE 62nd, 28-25 Sept., 2005 Volume: 1,On page(s):424-428
【非特許文献２】Ben Noble, James W. Danie“Applied Linear Algebra,”Prentice Hall; 3 edition (November 11, 1987)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した非特許文献１や２に示されているような従来の技術では、無線伝搬環境において、特に無線基地局装置から遠く離れた場所では無線端末装置から送信された無線信号の電力が大きく減衰してしまい、雑音による影響が大きくなり無線信号の到来方向の推定誤差が大きくなる。したがって、そのような環境下では各々の無線基地局装置で算出した到来方向推定直線の信頼度がそれぞれ異なり、各々の到来方向推定直線から無線端末装置の位置を推定する際に、信頼度の低い到来方向推定直線の影響を受け推定精度が劣化する、という問題がある。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、無線端末装置の位置推定精度を向上させることができる端末位置推定システム、端末位置推定装置、無線端末装置及び端末位置推定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、複数の受信アンテナと、前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線基地局装置と無線端末装置との間で送受信される無線信号から電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記参照ポイントと前記無線基地局装置の位置関係で定められる電波の方向と、前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、
前記到来方向推定部が推定した電波の到来方向と、前記記憶部から読み出した前記参照ポイントごとの電波の方向及び位置に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、備えることを特徴とする端末位置推定システムである。
【０００８】
（２）また、本発明の一態様は、複数の受信アンテナと、前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置からの無線信号から電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、を具備する複数の無線基地局装置と、位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向と、前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、前記複数の無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と前記記憶部から読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、を具備し、前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置される端末位置測定装置と、を備えることを特徴とする端末位置推定システムである。
【０００９】
（３）また、本発明の一態様は、上記の端末位置推定システムにおいて、前記端末位置推定部は、前記記憶部から読み出した前記参照ポイントから前記無線基地局装置への電波の到来方向と、当該無線基地局装置が推定した電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを前記無線端末装置の位置とすることを特徴とする。
【００１０】
（４）また、本発明の一態様は、複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線基地局装置と無線端末装置との間で送受信される無線信号から電波の到来方向を推定するステップと、位置を表す複数の参照ポイントごとに前記参照ポイントと前記無線基地局装置の位置関係で定められる電波の方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部から読み出した前記参照ポイントごとの電波の方向及び位置と、前記推定した電波の到来方向に基づいて前記無線端末装置の位置を推定するステップと、を有することを特徴とする端末位置推定方法である。
【００１１】
（５）また、本発明の一態様は、無線基地局装置が、複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置からの無線信号から電波の到来方向を推定するステップと、前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置され、位置を表す複数の参照ポイントごとに前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部を備える端末位置測定装置が、複数の前記無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と前記記憶部から読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定するステップと、を有することを特徴とする端末位置推定方法である。
【００１２】
（６）また、本発明の一態様は、上記の端末位置推定方法において、前記記憶部から読み出した前記参照ポイントから前記無線基地局装置への電波の到来方向と、当該無線基地局装置が推定した電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを前記無線端末装置の位置とすることを特徴とする。
【００１３】
（７）また、本発明の一態様は、複数の受信アンテナを有し、前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した無線端末装置からの無線信号から電波の到来方向を推定する複数の無線基地局装置から推定した前記電波の到来方向を受信する受信部と、位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向と、前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、前記複数の無線基地局装置がそれぞれ推定した電波の到来方向と前記記憶部から読み出した前記参照ポイントからそれぞれの前記無線基地局装置への電波の到来方向との差に基づいて前記無線端末装置の位置を推定する端末位置推定部と、を具備し、前記無線基地局装置内或いは前記無線基地局装置とは独立に設置されることを特徴とする端末位置測定装置である。
【００１４】
（８）また、本発明の一態様は、上記の端末位置測定装置において、前記端末位置推定部は、前記記憶部から読み出した前記参照ポイントから前記無線基地局装置への電波の到来方向と、当該無線基地局装置が推定した電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを前記無線端末装置の位置とすることを特徴とする。
【００１５】
（９）また、本発明の一態様は、複数の受信アンテナを有する無線端末装置と、前記無線端末装置に無線信号を送信する複数の無線基地局装置とからなる端末位置推定システムであって、前記無線端末装置は、前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した前記複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、前記到来方向推定部が推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記記憶部から読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定する端末位置推定部と、を備えることを特徴とする端末位置推定システムである。
【００１６】
（１０）また、本発明の一態様は、上記の端末位置推定システムにおいて、前記端末位置推定部は、前記記憶部から読み出した前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向と、前記到来方向推定部が推定した当該無線基地局装置からの電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを自装置の位置とすることを特徴とする。
【００１７】
（１１）また、本発明の一態様は、位置を表す複数の参照ポイントごとに複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部を備える無線端末装置が、複数の受信アンテナそれぞれが受信した複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定するステップと、前記無線端末装置が、推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記記憶部から読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定するステップと、を有することを特徴とする端末位置推定方法である。
【００１８】
（１２）また、本発明の一態様は、上記の端末位置推定方法において、前記記憶部から読み出した前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向と、推定した当該無線基地局装置からの電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを自装置の位置とすることを特徴とする。
【００１９】
（１３）また、本発明の一態様は、複数の受信アンテナと、前記複数の受信アンテナそれぞれが受信した前記複数の無線基地局装置からの無線信号から前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向を推定する到来方向推定部と、位置を表す複数の参照ポイントごとに、前記複数の無線基地局装置それぞれから前記参照ポイントへの電波の到来方向と前記参照ポイントの位置を予め記憶する記憶部と、前記到来方向推定部が推定した前記無線基地局装置それぞれからの電波の到来方向と前記記憶部から読み出したそれぞれの前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向との差に基づいて自装置の位置を推定する端末位置推定部と、を備えることを特徴とする無線端末装置である。
【００２０】
（１４）また、本発明の一態様は、上記の無線端末装置において、前記端末位置推定部は、前記記憶部から読み出した前記無線基地局装置から前記参照ポイントへの電波の到来方向と、前記到来方向推定部が推定した当該無線基地局装置からの電波の到来方向との角度の差の二乗を全ての前記無線基地局装置について算出し、算出した前記角度の差の二乗の合計が最も小さい前記参照ポイントを自装置の位置とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、記憶部が記憶する参照ポイントごとの電波の方向及び位置と、推定した電波の到来方向に基づいて無線端末装置の位置を推定しているため、推定したそれぞれの到来方向の信頼度に基づいた無線端末位置の推定を行うことが可能となり、端末位置推定精度を向上させることができる。
また、到来方向の角度差の二乗和が最も小さい参照ポイントを無線端末装置の位置としているため、無線端末装置のより近くに位置する無線基地局装置の到来方向が優先される。つまり、無線端末装置のより近くに位置する無線基地局装置の到来方向の信頼度を高くする。これにより、推定した到来方向のうち、雑音による影響が少ないものを優先して無線端末装置の位置を推定できるため、無線端末装置の位置推定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態による無線装置（端末位置推定システム）の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態による到来角と参照ポイントを説明するための概略図である。
【図３】本実施形態による端末位置推定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態による幾何学的データベースが記憶する参照テーブルのデータ構造及びデータ例を示す概略図である。
【図５】本実施形態による端末位置推定処理を説明するための概略図である。
【図６】第２の実施形態による無線装置（端末位置推定システム）の構成を示すブロック図である。
【図７】本実施形態による到来角と参照ポイントを説明するための概略図である。
【図８】本実施形態による無線端末装置の機能構成を示すブロック図である。
【図９】本実施形態による幾何学的データベースが記憶する参照テーブルのデータ構造及びデータ例を示す概略図である。
【図１０】本発明の背景となった技術による無線装置（端末位置推定システム）の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の背景となった技術による無線装置（端末位置推定システム）の他の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について詳しく説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による無線装置（端末位置推定システム）の構成を示すブロック図である。図１に示す無線装置は、複数の無線基地局装置Ａ１〜ＡＭと、各無線基地局装置Ａ１〜ＡＭと所定の通信回線で接続された端末位置推定装置Ｄ１と、１又は複数の無線端末装置Ｂ１（図１では１台のみ示している）とを含んで構成される。各無線基地局装置Ａ１〜ＡＭと無線端末装置Ｂ１とは無線通信を行う。ここで、説明の便宜を図るため、以下、ｉ番目の無線基地局装置Ａ１〜ＡＭを無線基地局装置Ａｉ（ｉ＝１，２，…，Ｍ）と記す。なお、本実施形態では、端末位置推定装置Ｄ１は、無線基地局装置Ａ１〜ＡＭや無線端末装置Ｂ１から独立した装置であるが、いずれかの無線基地局装置Ａ１〜ＡＭ内にその機能が設けられてもよい。
【００２４】
図１において、無線基地局装置Ａｉ（１≦ｉ≦Ｍ）は、複数の受信アンテナ＃１〜＃Ｎｉと、無線信号を送受信するための無線部Ｒ１と、複数の受信アンテナ＃１〜＃Ｎｉを介して無線部Ｒ１で受信した無線端末装置Ｂ１からの無線信号から電波の到来方向を推定する到来方向推定部Ｔ１を装備し、互いに離れた場所に設置されている。受信アンテナ＃１〜＃Ｎｉは、アレー状に配置されてアレーアンテナを構成している。
【００２５】
また、本実施形態における到来方向推定部Ｔ１は、到来方向推定方法としてＣＭＡ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｍｏｄｕｌｕｓ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ)を用いる。ＣＭＡでは、所望信号の包絡線が一定であるという性質に基づいて電波の到来方向を算出する。具体的には、まず、到来方向推定部Ｔ１は、評価関数ＱをＱ＝Ｅ［｜｜ｙ｜ｐ−σｐ｜ｑ］とする。ここで、Ｅ［・］はアンサンブル平均であり、ｙ＝ｗＴｘであり、Ｔは転置を表す。また、ｗ＝［ｗ１，ｗ２，…ｗＮｉ］Ｔであり、ｘ＝［ｘ１，ｘ２，…，ｘＮｉ］Ｔである。ｗｊはｊ番目の受信アンテナ＃１〜＃Ｎｉのウェイトであり、ｘｊは、ｊ番目の受信アンテナ＃１〜＃Ｎｉで受信した無線信号のシンボルである。ウェイトとは、各受信アンテナ＃１〜＃Ｎｉの受信信号を合成する際の重みである。σは、所望信号の包絡線値である。次に、到来方向推定部Ｔ１は、最急勾配法やマルカート法を用いて、評価関数が最小となるように各受信アンテナ＃１〜＃Ｎｉのウェイトｗｊを決定する。そして、到来方向推定部Ｔ１は、ウェイトｗｊ（１≦ｊ≦Ｎｉ）に基づきアンテナ指向性パターンにおけるピーク値の角度を求め、この角度を電波の到来方向とする。
なお、本実施形態では、到来方向推定方法としてＣＭＡを用いているが、ＭＭＳＥ(Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｒｒｏｒ）やＭＵＳＩＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）法など、複数のアンテナを用いて到来方向推定を行うあらゆる方法を用いてもよい。
【００２６】
各無線基地局装置Ａ１〜ＡＭは、無線端末装置Ｂ１から送信された無線信号を受信し、それぞれの到来方向推定部Ｔ１にて電波の到来方向を推定する。そして、各無線基地局装置Ａ１〜ＡＭは、推定した到来方向を端末位置推定装置Ｄ１に送信する。端末位置推定装置Ｄ１は、各無線基地局装置Ａ１〜ＡＭから受信した到来方向に基づいて無線端末装置Ｂ１の位置を推定する。
【００２７】
図２は、本実施形態による到来角と参照ポイントを説明するための概略図である。図２に示すように、所定の方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に対し直交する方向をＹ軸方向としてＸＹ座標系を定める。また、無線基地局装置Ａ１〜ＡＭと無線通信可能なエリア内にＲ個（Ｒは１以上の整数）の参照ポイントｒ（ｒ＝１，２，…，Ｒ）を設ける。また、参照ポイントｒのＸＹ座標値を（ｘｒ，ｙｒ）と定義し、参照ポイントｒから無線基地局装置Ａｉへの電波の到来方向のＸ軸方向に対する角度を到来角θｉｒと定義する。到来角θｉｒは、参照ポイントｒと無線基地局装置Ａｉの位置関係で定められる電波の方向である。
【００２８】
図３は、本実施形態による端末位置推定装置Ｄ１の機能構成を示すブロック図である。端末位置推定装置Ｄ１は、推定到来角受信部Ｄ１１と、端末位置推定部Ｄ１２と、幾何学的データベースＣと、幾何学的データベース作成部Ｃ１とを含んで構成される。
推定到来角受信部Ｄ１１は、無線基地局装置Ａ１〜ＡＭからそれぞれの推定到来角φｉを受信し、受信した推定到来角φｉを端末位置推定部Ｄ１２に出力する。推定到来角φｉは、無線基地局装置Ａ１〜ＡＭが推定した電波の到来方向のＸ軸方向に対する角度である。
幾何学的データベースＣ（記憶部）は、無線基地局装置Ａ１〜ＡＭと無線通信可能なエリア内の所定の位置を表す複数の参照ポイントｒごとに、参照ポイントｒのＸＹ座標値と到来角θｉｒ（参照ポイントｒからそれぞれの無線基地局装置Ａ１〜ＡＭへの電波の到来方向）を記憶する。幾何学的データベースＣに記憶されているデータについては後述する。
端末位置推定部Ｄ１２は、入力された推定到来角φｉと幾何学的データベースＣから読み出した到来角θｉｒとの差に基づいて無線端末装置Ｂ１の位置を推定する。端末位置推定部Ｄ１２の詳細な処理については後述する。
幾何学的データベース作成部Ｃ１は、各無線基地局装置Ａ１〜ＡＭのＸＹ座標値と参照ポイントｒのＸＹ座標値に基づいて幾何学的に到来角θｉｒを算出し、幾何学的データベースＣに格納する。なお、各無線基地局装置Ａ１〜ＡＭのＸＹ座標値と参照ポイントｒのＸＹ座標値は、予め端末位置推定装置Ｄ１に設定されている。
【００２９】
図４は、本実施形態による幾何学的データベースＣが記憶する参照テーブルのデータ構造及びデータ例を示す概略図である。図示するように、参照テーブルは、行と列からなる２次元の表形式のデータであり、参照ポイントと、基地局での到来角との各項目の列を有している。このテーブルの各行は参照ポイント毎に存在する。参照ポイントのデータ（項目）は、参照ポイントｒのＸＹ座標値（ｘｒ，ｙｒ）を保持する。基地局での到来角は、参照ポイントｒから各無線基地局装置Ａｉへの電波の到来角θｉｒである。
【００３０】
次に、図５を参照して端末位置推定部Ｄ１２による端末位置推定処理について説明する。図５は、本実施形態による端末位置推定処理を説明するための概略図である。端末位置推定部Ｄ１２は、まず、次の式（１）により各参照ポイントの評価値Ｅｒを算出する。そして、評価値Ｅｒが最小となる参照ポイントｒのＸＹ座標値（ｘｒ，ｙｒ）を無線端末装置Ｂ１の位置とする。
【００３１】
【数１】
2010190838.tif 000003
【００３２】
評価値Ｅｒが最小となる座標を無線端末位置Ｂの位置とすることにより、無線端末装置Ｂ１とより近い位置にある無線基地局装置Ａ１〜ＡＭにおける推定到来角φｉが優先されるため、端末位置推定精度を向上させることができる。図５を例に説明する。実際の無線端末装置Ｂ１の位置Ｐは、参照ポイント２より参照ポイント１に近い位置である。また、位置Ｐは、無線基地局装置Ａ１の位置に比べ無線基地局装置Ａ２の位置に近い。このため、無線基地局装置Ａ１における参照ポイント１に対する角度差｜θ１１−φ１｜と参照ポイント２に対する角度差｜θ１２−φ１｜とは大差なくほぼ等しい。これに対し、無線基地局装置Ａ２における参照ポイント１に対する角度差｜θ２１−φ２｜は参照ポイント２に対する角度差｜θ２２−φ２｜に比べ小さい。つまり、無線端末装置Ｂ１の位置Ｐと近い位置にある無線基地局装置Ａ２の角度差の方がより正確に無線端末装置Ｂ１の位置Ｐを表している。よって、角度差の二乗和Ｅｒが最小となる座標を無線端末装置Ｂ１の位置Ｐとすることにより、より精度良く無線端末装置Ｂ１の位置Ｐを推定することができる。
【００３３】
次に、上述した構成による無線装置の動作を説明する。無線端末装置Ｂ１が無線信号を送信すると、無線基地局装置Ａ１〜ＡＭの無線部Ｒ１が、複数の受信アンテナ＃１〜＃Ｎｉを介して送信された無線信号を受信する。そして、無線基地局装置Ａ１〜ＡＭの到来方向推定部Ｔ１が、それぞれ受信した無線信号から電波の到来方向の推定到来角φｉを算出し、算出した推定到来角φｉを端末位置推定装置Ｄ１に送信する。端末位置推定装置Ｄ１は、各無線基地局装置Ａ１〜ＡＭから受信した推定到来角φｉと参照テーブルから読み出したθｉｒを参照して式（１）により各参照ポイントの評価値Ｅｒを算出し、評価値Ｅｒが最も小さい参照ポイントのＸＹ座標値を無線端末装置Ｂ１の位置とする。
【００３４】
このように、本実施形態によれば、角度差の二乗和が最も小さい参照ポイントを無線端末装置Ｂ１の位置としているため、無線端末装置Ｂ１のより近くに位置する無線基地局装置Ａｉの推定到来角φｉが優先される。これにより、雑音による影響が少ない推定到来角φｉを優先して無線端末装置Ｂ１の位置を推定できるため、無線端末装置Ｂ１の位置推定精度を向上させることができる。
【００３５】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図６は、本実施形態による無線装置（端末位置推定システム）の構成を示すブロック図である。図６に示す無線装置は、複数の無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭと、１又は複数の無線端末装置Ｂ２（図６では１台のみ示している）とを含んで構成される。第１の実施形態では、端末位置推定装置Ｄ１が、無線基地局装置Ａ１〜ＡＭが推定した推定到来角φｉに基づいて無線端末装置Ｂ１の位置を推定したが、本実施形態では、無線端末装置Ｂ２が複数の受信アンテナ＃１〜＃Ｌ（Ｌは２以上の整数）を備え、自身の位置を推定する。ここで、説明の便宜を図るため、以下、ｉ番目の無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭを無線基地局装置Ｓｉ（ｉ＝１，２，…，Ｍ）と記す。
【００３６】
図７は、本実施形態による到来角と参照ポイントを説明するための概略図である。図７に示すように、所定の方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に対し直交する方向をＹ軸方向としてＸＹ座標系を定める。また、無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭと無線通信可能なエリア内にＲ個の参照ポイントｒ（ｒ＝１，２，…，Ｒ）を設ける。また、参照ポイントｒのＸＹ座標値を（ｘｒ，ｙｒ）と定義し、無線基地局装置Ｓｉから参照ポイントｒへの電波の到来方向のＸ軸方向に対する角度を到来角ψｉｒと定義する。到来角ψｉｒは、参照ポイントｒと無線基地局装置Ｓｉの位置関係で定められる電波の方向である。
【００３７】
図８は、本実施形態による無線端末装置Ｂ２の機能構成を示すブロック図である。無線端末装置Ｂ２は、複数の受信アンテナ＃１〜＃Ｌと、無線信号を送受信するための無線部Ｒ２と、到来方向推定部Ｔ２と、端末位置推定部Ｄ２と、幾何学的データベースＣ２と、幾何学的データベース作成部Ｃ３とを含んで構成される。受信アンテナ＃１〜＃Ｌは、アレー状に配置されてアレーアンテナを構成している。なお、本実施形態では、無線部Ｒ２と、到来方向推定部Ｔ２と、端末位置推定部Ｄ２とは、電子回路又は電気回路により実装される。
【００３８】
到来方向推定部Ｔ２は、複数の受信アンテナ＃１〜＃Ｌを介して無線部Ｒ２で受信した無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭからの無線信号から各無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭからの電波の到来方向を推定し、推定した到来方向の推定到来角φ’ｉを端末位置推定部Ｄ２に出力する。推定到来角φ’ｉは、無線基地局装置Ｓｉからの電波の推定方向のＸ軸方向に対する角度である。具体的には、到来方向推定部Ｔ２は、到来方向推定方法としてＣＭＡを用いる。なお、本実施形態では、到来方向推定方法としてＣＭＡを用いているが、ＭＭＳＥやＭＵＳＩＣ法など、複数のアンテナを用いて到来方向推定を行うあらゆる方法を用いてもよい。
また、各無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭから送信される無線信号は、時分割により無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭ毎に送信される時間が異なる。よって、無線端末装置Ｂ２は、無線信号の受信時間に基づいてどの無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭからの無線信号かを判別する。なお、本実施形態では、時分割により無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭを判別しているが、例えば、送信周波数による周波数分割や符号による空間分割など任意の方法を用いて各無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭの無線信号を判別してもよい。
【００３９】
幾何学的データベースＣ２（記憶部）は、無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭと無線通信可能なエリア内の所定の位置を表す複数の参照ポイントｒごとに、参照ポイントｒのＸＹ座標値と到来角ψｉｒ（無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭから参照ポイントへの電波の到来方向）を記憶する。幾何学的データベースＣ２に記憶されているデータについては後述する。
端末位置推定部Ｄ２は、入力された推定到来角φ’ｉと幾何学的データベースＣ２から読み出した到来角ψｉｒとの差に基づいて無線端末装置Ｂ２の位置を推定する。端末位置推定部Ｄ２の詳細な処理については後述する。
幾何学的データベース作成部Ｃ３は、各無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭのＸＹ座法値と参照ポイントｒのＸＹ座標値に基づいて幾何学的に到来角ψｉｒを算出し、幾何学的データベースＣ２に格納する。なお、各無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭのＸＹ座法値と参照ポイントｒのＸＹ座標値は、予め無線端末装置Ｂ２に設定されている。
【００４０】
図９は、本実施形態による幾何学的データベースＣ２が記憶する参照テーブルのデータ構造及びデータ例を示す概略図である。図示するように、参照テーブルは、行と列からなる２次元の表形式のデータであり、参照ポイントと、無線端末での到来角との各項目の列を有している。このテーブルの各行は参照ポイント毎に存在する。参照ポイントのデータ（項目）は、参照ポイントｒのＸＹ座標値（ｘｒ，ｙｒ）を保持する。無線端末での到来角は、各無線基地局装置Ｓｉから参照ポイントｒへの電波の到来角ψｉｒである。
【００４１】
次に、端末位置推定部Ｄ２による端末位置推定処理について説明する。端末位置推定部Ｄ２は、まず、次の式（２）により各参照ポイントの評価値Ｅ’ｒ（ｒ＝１，２，…，Ｒ）を算出する。そして、評価値Ｅ’ｒが最小となる参照ポイントｒのＸＹ座標値（ｘｒ，ｙｒ）を無線端末装置Ｂ２の位置とする。
【００４２】
【数２】
2010190838.tif 000004
【００４３】
次に、上述した構成による無線端末装置Ｂ２の動作を説明する。まず、受信アンテナ＃１〜＃Ｌを介して無線部Ｒ２が各無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭからの無線信号を受信する。そして、到来方向推定部Ｔ２が、各無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭから受信した無線信号に基づいて、各無線基地局装置Ｓ１〜ＳＭからの電波の到来方向の推定到来角φ’ｉを算出する。次に、端末位置推定部Ｄ２が、到来方向推定部Ｔ２が算出した推定到来角φ’ｉと参照テーブルから読み出した到来角ψｉｒを参照して式（２）により各参照ポイントの評価値Ｅ’ｒを算出し、評価値Ｅ’ｒが最も小さい参照ポイントのＸＹ座標値を無線端末装置Ｂ２の位置とする。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、角度差の二乗和が最も小さい参照ポイントを無線端末装置Ｂ２の位置としているため、無線端末装置Ｂ２のより近くに位置する無線基地局装置Ａｉの推定到来角φ’ｉが優先される。これにより、雑音による影響が少ない推定到来角φ’ｉを優先して無線端末装置Ｂ２の位置を推定できるため、無線端末装置Ｂ２の位置推定精度を向上させることができる。
【００４５】
また、図３に示す端末位置推定装置又は図８に示す無線端末装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、端末位置推定処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
【００４６】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００４７】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
＃１，＃２，…，＃ＮＭ，＃Ｌ  受信アンテナ
Ａ１，Ａ２，…，ＡＭ，Ｓ１，Ｓ２，…，ＳＭ  無線基地局装置
Ｂ１，Ｂ２  無線端末装置
Ｃ，Ｃ２  幾何学的データベース
Ｃ１，Ｃ３  幾何学的データベース作成部
Ｄ１  端末位置推定装置
Ｄ１１  推定到来角受信部
Ｄ２，Ｄ１２  端末位置推定部
Ｒ１，Ｒ２  無線部
Ｔ１，Ｔ２  到来方向推定部
【図１】
2010190838.tif 000005
【図２】
2010190838.tif 000006
【図３】
2010190838.tif 000007
【図４】
2010190838.tif 000008
【図５】
2010190838.tif 000009
【図６】
2010190838.tif 000010
【図７】
2010190838.tif 000011
【図８】
2010190838.tif 000012
【図９】
2010190838.tif 000013
【図１０】
2010190838.tif 000014
【図１１】
2010190838.tif 000015